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双价蛋白亚单位疫苗L-PaF/ME/NEAT2的研发:针对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌感染的广谱保护新策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月27日 来源:npj Vaccines 7
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本研究针对抗生素耐药性日益严重的铜绿假单胞菌(PA)和金黄色葡萄球菌(SA)感染,开发了创新型双价疫苗L-PaF/ME/NEAT2。研究人员通过融合PA的T3SS蛋白PcrV/PopB与大肠杆菌LTA1佐剂,并加入SA的IsdB蛋白NEAT2结构域,结合纳米乳剂ME递送系统,成功在小鼠和兔模型中实现了对MRSA和PA的双重保护。该疫苗能诱导强烈的IgG抗体反应、调理吞噬活性及IL-17A/IL-2细胞免疫应答,为临床防治ESKAPE病原体感染提供了突破性解决方案。
在抗生素耐药性危机日益严峻的今天,铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa, PA)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, SA)这对"致命组合"正成为全球公共卫生的重大威胁。作为ESKAPE耐药病原体成员,它们不仅能在囊性纤维化患者肺部形成顽固性感染,更是医院获得性肺炎、血流感染和手术部位感染的主要元凶。更令人担忧的是,随着多药耐药(MDR)菌株的蔓延,传统抗生素治疗正逐渐失效,而数十年来针对这两种病原体的疫苗研发却屡屡折戟——Merck公司的IsdB疫苗和StaphVAX相继在III期临床试验中失败,PA疫苗的研发同样陷入僵局。面对这一困境,来自美国的研究团队另辟蹊径,开发了一种创新性的双价蛋白亚单位疫苗策略,相关成果发表在《npj Vaccines》上。
研究人员采用的关键技术方法包括:1)构建融合蛋白L-PaF(含PA的T3SS蛋白PcrV/PopB与大肠杆菌LTA1佐剂)和SA的IsdB蛋白NEAT2(N2)结构域;2)使用含2%角鲨烯的纳米乳剂(ME)作为递送系统;3)通过鼻内接种途径评估免疫效果;4)建立小鼠和兔的MRSA/PA共感染模型;5)采用ELISpot和MSD技术检测细胞免疫应答;6)进行调理吞噬杀伤(OPK)实验验证功能性抗体。
【L-PaF/ME/N2 vaccination protects mice from MRSA and PA infections】
研究显示,在MRSA预暴露小鼠模型中,L-PaF/ME/N2疫苗组存活率达80%,显著高于PBS对照组(p=0.02)。该疫苗还能有效清除肺部PA定植,使肺组织菌落数(CFU)显著降低。特别值得注意的是,疫苗对临床分离的黏液型PA株(mPA08-31)和MRSA株(SA0831)均表现出保护效果,证实其广谱性。

【L-PaF/ME/N2 formulations induce serum opsonophagocytic killing(OPK) activity】
剂量梯度实验表明,含10-20μg N2的疫苗配方能诱导最强的IgG抗体反应,其中IgG1亚型占主导。OPK分析显示,免疫血清对MRSA的杀伤率显著提高(p=0.0565),对PA的OPK活性同样显著。更令人振奋的是,该血清还能有效杀伤其他临床分离的MRSA和MSSA菌株,证实交叉保护潜力。

【L-PaF/ME/N2 vaccination induces cell-mediated immune response】
ELISpot检测发现,疫苗能显著增加肺组织中IL-17A和IFN-y分泌细胞数量。细胞因子分析显示,Th17相关因子(IL-17A、IL-22)和Th1相关因子(IFN-y、IL-2)均显著上调。这种混合型Th1/Th17应答模式对清除胞外病原体尤为关键。
【L-PaF/ME/N2 induces consistent protective efficacy against both MRSA and PA】
在剂量优化实验中,1μg和10μg剂量组对MRSA攻击的保护率达100%,显著优于20μg组(90%)。所有剂量组均能显著降低PA肺部负荷,且MRSA预暴露不影响疫苗对PA的保护效果,证实其稳定性。
【L-PaF/ME/N2 immunization protects rabbits against lethal MRSA and PA challenge】
在更接近人类的兔肺炎模型中,疫苗展现出惊人保护效果:100%免疫兔在致死量MRSA/PA攻击下存活,而对照组均在30小时内死亡。组织病理学显示,疫苗组肺泡出血和中性粒细胞浸润显著减轻。

这项研究突破了传统疫苗设计的局限,通过三个关键创新点解决了领域难题:首先,选择T3SS蛋白PcrV/PopB作为PA疫苗靶点,直击感染初期的关键毒力因子;其次,采用IsdB的NEAT2结构域而非全长蛋白,避免了预存免疫干扰;最后,通过LTA1佐剂和ME纳米乳剂的双重强化,成功诱导了平衡的Th1/Th17应答和黏膜IgA反应。特别值得关注的是,该疫苗在MRSA预暴露个体中仍保持高效,这一特性使其在临床转化中具有独特优势——考虑到50%婴儿在2月龄时即已暴露于SA,这一突破尤为珍贵。
从转化医学角度看,该研究具有三重意义:其一,为囊性纤维化患者等高风险人群提供了潜在预防手段;其二,纳米乳剂平台可扩展至其他多价疫苗开发;其三,确立的免疫保护相关指标(如IL-17A水平和OPK活性)为后续临床评价提供了重要参考。随着抗生素耐药性危机加剧,这种"一箭双雕"的疫苗策略或将成为对抗ESKAPE病原体的新武器。
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